【摘要】：金屬-有機(jī)框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料是一類由金屬離子/金屬簇與有機(jī)配體通過(guò)自組裝方式合成得到的新型材料。因其結(jié)構(gòu)多樣性與可調(diào)節(jié)性,在短短二十年時(shí)間里MOFs材料引起了廣泛關(guān)注,在熒光檢測(cè)、氣體吸附和分離、催化、生物醫(yī)藥、非線性光學(xué)、磁性等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著核電的發(fā)展,核燃料循環(huán)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量放射性產(chǎn)物,包括錒系元素及其裂變產(chǎn)物,以及放射性氣體,這些物質(zhì)已經(jīng)引起公眾的高度關(guān)注。而化工、電子、機(jī)械制造、儀表等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含重金屬離子(鎘、鉻、銅、汞、鎳等)的廢水,這些廢水經(jīng)由各種渠道進(jìn)入到自然水體中,若沒(méi)有及時(shí)加以監(jiān)測(cè)和去除,會(huì)通過(guò)食物鏈富集到人體中,給人類健康帶來(lái)極大威脅。因此,構(gòu)建具有對(duì)多種陽(yáng)離子敏感的熒光MOFs材料對(duì)于檢測(cè)水體中的放射性及重金屬離子具有重要意義。本研究通過(guò)選擇合適的配體,與醋酸銪在溶劑熱條件下,自組裝構(gòu)筑了兩個(gè)具有熒光性質(zhì)的含銪金屬有機(jī)框架材料。利用單晶X射線衍射儀可測(cè)得配合物的單晶結(jié)構(gòu),通過(guò)X射線粉末衍射儀測(cè)得的粉末圖來(lái)判斷配合物的純度及穩(wěn)定性,同時(shí)測(cè)定了材料的紅外光譜、熱重分析曲線、熒光光譜、吸收光譜等數(shù)據(jù),系統(tǒng)研究探索熒光檢測(cè)性能和檢測(cè)機(jī)理。具體如下:(1)在溶劑熱條件下,利用2,5-呋喃二甲酸配體與醋酸銪合成出一例具有熒光性質(zhì)的含銪金屬有機(jī)框架材料[Eu_2(FDC)_3(DMA)_2]·4H_2O(簡(jiǎn)寫為配合物1)。該配合物晶體結(jié)構(gòu)分析表明其為三斜晶系,具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),且在pH為2-12溶液中具有很好的穩(wěn)定性。該材料對(duì)Th~(4+)有選擇性熒光淬滅現(xiàn)象,可以應(yīng)用于Th~(4+)的檢測(cè)。通過(guò)對(duì)Th~(4+)吸附動(dòng)力學(xué)、EDS元素分析、吸收光譜、熒光光譜以及Th~(4+)競(jìng)爭(zhēng)吸附等測(cè)試進(jìn)一步闡明了此配合物的檢測(cè)機(jī)理。(2)在溶劑熱條件下,利用四(4-羧基聯(lián)苯)甲烷配體與醋酸銪合成出一例二維層狀含銪金屬有機(jī)框架材料[Eu_2(MTBC)(OH)_2(DMF)_3(H_2O)_4]·2DMF·7H_2O(配合物2)。研究表明,配合物2對(duì)重金屬Cu~(2+)和放射性UO_2~(2+)有熒光淬滅現(xiàn)象。為了探索其作為Cu~(2+)和UO_2~(2+)探針的潛在應(yīng)用,我們系統(tǒng)地研究了配合物2的熒光選擇性、濃度依賴性熒光光譜和檢測(cè)下限。計(jì)算及結(jié)果表明其對(duì)Cu~(2+)和UO_2~(2+)的檢測(cè)下限分別為17.2μg/L和309.2μg/L。配合物2對(duì)Cu~(2+)的檢測(cè)能力遠(yuǎn)低于美國(guó)環(huán)境保護(hù)局定義的飲用水中Cu~(2+)含量的標(biāo)準(zhǔn)。盡管配合物2對(duì)UO_2~(2+)的檢測(cè)能力相對(duì)較弱,我們?nèi)匀豢梢詫⑵鋺?yīng)用到嚴(yán)重的污染場(chǎng)地,例如鈾礦和加工設(shè)備等。通過(guò)對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫線研究可以充分理解濃度依賴性熒光強(qiáng)度的演變過(guò)程。此外,通過(guò)結(jié)合紫外可見吸收光譜、熒光光譜以及熒光壽命我們深入分析了配合物2的檢測(cè)機(jī)理。
【圖文】：

熒光 MOFs 材料研究成果最為突出的有浙江大學(xué)的陳邦林課教授課題組，同濟(jì)大學(xué)的閆冰[31-34]教授以及吉林大學(xué)張洪杰[3們的研究工作為熒光 MOFs 材料的研發(fā)和機(jī)理探索提供了堅(jiān)熒光 MOFs 材料的研究涵蓋了對(duì)溫度、pH、重金屬離子等探測(cè)屬離子配位數(shù)多的特點(diǎn)可以在更大程度上得到更為穩(wěn)定的材性質(zhì)，大大拓展熒光 MOFs 材料的潛在應(yīng)用，因此，其研究越視，現(xiàn)有的大量研究成果充分證明了其分析環(huán)境樣品的可行性Fs 材料用于真實(shí)環(huán)境樣品的分析必將引起廣泛的關(guān)注。

圖 2.1 配合物 1 在去離子水，pH 為 2 和 12 的水溶液中的穩(wěn)定性2.1 The stability of Complex 1 in deionized water, pH 2, and pH 12solutions.選擇性測(cè)試g 精細(xì)研磨的配合物 1 分散到 2 mL 250 mg/L 的 M(NO3)x·n(H+，Cd2+，Cs+，Mg2+，Na+，，Th4+，Sr2+，Zn2+; x = 1, 2, 4）水溶g 配合物 1 分散在 2 mL 去離子水中作為對(duì)照組，將這些溶超聲處理 5 分鐘后立即測(cè)定熒光光譜，平行測(cè)定所有光譜三次于作圖，如圖 2.2 所示。監(jiān)測(cè)熒光最強(qiáng)處 616 nm 波長(zhǎng)熒光強(qiáng)
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X832;O641.4;O657.3

【相似文獻(xiàn)】

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1 宋立平;含銪金屬有機(jī)框架材料用于放射性及重金屬離子的檢測(cè)[D];南華大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2620976